基于电压源换流器的多端柔性直流控制系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种基于电压源换流器的多端柔性直流控制系统，包括五个电压源换流器；五个电压源换流器的直流侧通过直流电网互相连接；五个电压源换流器的交流测与各自的换流变压器相连接，换流变压器与交流电网相连接。本申请通过电压源换流器的多种控制模式的切换，提高换流站消纳不平衡功率的能力，最大程度避免换流站过载的问题，提升系统的运行稳定性。该控制系统考虑了各个换流站的调节能力，能最大程度的调动各换流站的可用功率裕度去消纳网络不平衡功率，避免主站因满载切换为定有功功率运行而失去对直流网络潮流变化响应的能力，同时也减小了直流电压的偏差。同时也减小了直流电压的偏差。同时也减小了直流电压的偏差。

【技术实现步骤摘要】
基于电压源换流器的多端柔性直流控制系统


[0001]本技术属于电力系统
，特别是指一种基于电压源换流器的多端柔性直流控制系统。

技术介绍

[0002]多端柔性直流输电(voltage source converter multi
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terminal DC system，VSC
‑
MTDC)是VSC
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HVDC的扩展，由至少三个VSC及其相连的线路所组成的直流输电系统，最大的优势是实现多电源供电、多落点受电，联系多个交流系统，能够灵活、方便、可靠的控制潮流变化，弥补了两端柔性直流输电由于一端换流站或线路故障，则需退出运行的弊端。是目前实现新能源并网最具潜力的方式，同时也是直流电网未来发展的必然方向。
[0003]虽然VSC
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MTDC可以更灵活的控制各系统之间的潮流，充分展示其经济、灵活等特点，但是VSC
‑
MTDC系统的控制策略也变得愈发复杂，不仅在于换流站内部控制环节和参数的配合，还涉及所有VSC之间的协调控制以及站间通信技术等。
[0004]现有的VSC
‑
MTDC控制系统分为三个层次，分别为系统级控制、换流站级控制和换流阀级控制。系统级控制的作用是接收电力调度中心的控制命令如运行模式、设置值等，处理调度中心所确定的无功类和有功类的指令值，从而获得下级控制所需的无功类和有功类控制参数的参考值。换流站级控制接收到由系统级控制产生的参考值之后，把经过处理获得的正弦脉宽调制中的调制比M和移相角δ作为换流阀控制的输入信号。换流站级控制主要是分析如何将上层控制指令转换为可行的调制比和移相角，以实现对上层控制指令中有功和无功功率的精确控制。
[0005]目前，基于电压源换流器的多端柔性直流控制系统的研究与应用集中在系统级控制上，而较少考虑各个换流站之间控制模式的协同配合，因此有必要对此展开进一步研究。

技术实现思路

[0006]针对上述
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提出了一种基于电压源换流器的多端柔性直流控制系统，解决了换流站过载的技术问题。
[0007]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]一种基于电压源换流器的多端柔性直流控制系统，包括电压源换流器VSC1、电压源换流器VSC2、电压源换流器VSC3、电压源换流器VSC4和电压源换流器VSC5；电压源换流器VSC1、电压源换流器VSC2、电压源换流器VSC3、电压源换流器VSC4和电压源换流器VSC5的直流侧通过直流电网互相连接；电压源换流器VSC1的交流测与换流变压器I相连接，换流变压器I与交流电网S1相连接；电压源换流器VSC2的交流测与换流变压器II相连接，换流变压器II与交流电网S2相连接；电压源换流器VSC3的交流测与换流变压器III相连接，换流变压器III与交流电网S3相连接；电压源换流器VSC4的交流测与换流变压器IV相连接，换流变压器IV与交流电网S4相连接；电压源换流器VSC5的交流测与换流变压器V相连接，换流变压器V与无源网络S5相连接。
[0009]所述电压源换流器VSC1、电压源换流器VSC2、电压源换流器VSC3、电压源换流器VSC4和电压源换流器VSC5均包括电阻R、电感X、换流阀I、换流阀II、换流阀III、换流阀IV、换流阀V、换流阀VI、电容C1、电容C2；电阻R的一端与换流变压器的一端，电阻R的另一端与电感L的一端相连接，电感L的另一端分别与换流阀I和换流阀II的公共端点、换流阀III和换流阀IV的公共端点、换流阀V和换流阀VI的公共端点相连接；换流阀I、换流阀III、换流阀V的公共端点与电容C1的一端相连接，电容C1的另一端与电容C2的一端相连接，电容C2的另一端与换流阀II、换流阀IV、换流阀VI的公共端点相连接；电容C1与电容C2的公共端点接地。
[0010]所述换流阀I、换流阀II、换流阀III、换流阀IV、换流阀V、换流阀VI均包括全控器件IGBT和二极管；全控器件IGBT的集电极与二极管的阴极相连接，全控器件IGBT的发射极与二极管的阳极相连接。
[0011]所述换流阀I中的全控器件IGBT的集电极与电容C1的一端相连接，换流阀I中的全控器件IGBT的发射极与换流阀II中的全控器件IGBT的集电极相连接，换流阀II中的全控器件IGBT的发射极与电容C2的另一端相连接；换流阀III中的全控器件IGBT的集电极与电容C1的一端相连接，换流阀III中的全控器件IGBT的发射极与换流阀IV中的全控器件IGBT的集电极相连接，换流阀IV中的全控器件IGBT的发射极与电容C2的另一端相连接；换流阀V中的全控器件IGBT的集电极与电容C1的一端相连接，换流阀V中的全控器件IGBT的发射极与换流阀VI中的全控器件IGBT的集电极相连接，换流阀VI中的全控器件IGBT的发射极与电容C2的另一端相连接。
[0012]与现有技术相比，本技术产生的有益效果为：
[0013]1)通过电压源换流器的多种控制模式的切换，提高换流站消纳不平衡功率的能力，最大程度避免换流站过载的问题，提升系统的运行稳定性。
[0014]2)该控制系统考虑了各个换流站的调节能力，能最大程度的调动各换流站的可用功率裕度去消纳网络不平衡功率，避免主站因满载切换为定有功功率运行而失去对直流网络潮流变化响应的能力，同时也减小了直流电压的偏差。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本技术的五端柔性直流输电系统结构图。
[0017]图2为本技术的电压源换流器物理模型结构图。
[0018]图3为本技术的系统初始控制模式。
[0019]图4为本技术的系统改进控制模式。
[0020]图5为本技术的VSC1
‑
VSC5的控制结构图；其中，(a)VSC1改进控制结构，(b)VSC2改进控制结构，(c)VSC3改进控制结构，(d)VSC4改进控制结构，(e)VSC5控制结构。
[0021]图6为本技术的有功功率变动仿真结果；其中，(a)VSC1有功功率，(b)VSC2有功功率，(c)VSC3有功功率，(d)VSC4有功功率，(e)VSC5有功功率，(f)系统直流电压。
具体实施方式
[0022]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0023]如图1所示，本技术实施例提供了一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电压源换流器的多端柔性直流控制系统，其特征在于，包括电压源换流器VSC1、电压源换流器VSC2、电压源换流器VSC3、电压源换流器VSC4和电压源换流器VSC5；电压源换流器VSC1、电压源换流器VSC2、电压源换流器VSC3、电压源换流器VSC4和电压源换流器VSC5的直流侧通过直流电网互相连接；电压源换流器VSC1的交流测与换流变压器I相连接，换流变压器I与交流电网S1相连接；电压源换流器VSC2的交流测与换流变压器II相连接，换流变压器II与交流电网S2相连接；电压源换流器VSC3的交流测与换流变压器III相连接，换流变压器III与交流电网S3相连接；电压源换流器VSC4的交流测与换流变压器IV相连接，换流变压器IV与交流电网S4相连接；电压源换流器VSC5的交流测与换流变压器V相连接，换流变压器V与无源网络S5相连接。2.根据权利要求1所述的基于电压源换流器的多端柔性直流控制系统，其特征在于，所述电压源换流器VSC1、电压源换流器VSC2、电压源换流器VSC3、电压源换流器VSC4和电压源换流器VSC5均包括电阻R、电感X、换流阀I、换流阀II、换流阀III、换流阀IV、换流阀V、换流阀VI、电容C1、电容C2；电阻R的一端与换流变压器的一端，电阻R的另一端与电感L的一端相连接，电感L的另一端分别与换流阀I和换流阀II的公共端点、换流阀III和换流阀IV的公共端点、换流阀V和换流阀VI...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，白彦飞，李甲，张晓伟，云磊，杨桦，严亚帮，潘志文，王明洋，朱用梁，赵科峰，孙嘉琪，
申请(专利权)人：陕西小保当矿业有限公司，
类型：新型
国别省市：